Глава 21. Станційні системи автоматики і телемеханіки

21.1. Основни размежування поїздів на станціях

Станції відповідно до вимог правил технічної експлуатації (ПТЕ) повинні забезпечувати: прийом, схрещування, обгін і відправлення поїздів, а також здійснювати маневрову роботу та технічні операції з поїздами. Виконання цих функцій покладається на технічні засоби централізації стрілок і сигналів. Назва підкреслює їх основну ціль – забезпечення взаємної залежності між положенням стрілок у маршруті та показанням світлофорів при управлінні ними з одного пункту.

Централізоване управління стрілками та сигналами здійснюється, як правило, однією особою – черговим по станції (ДСП) з поста централізації. За рахунок цього забезпечується необхідний рівень безпеки руху і максимальна пропускна спроможність станції.

Виходячи з призначення пристроїв централізації і блокування на станції, згідно з ПТЕ, вони повинні відповідати нижче наведеним вимогам:

вхідний світлофор не повинен відкриватися у маршруті на зайняту колію;

вихідний світлофор не повинен відкриватися, якщо стрілки у маршруті не встановлені у відповідне положення, а світлофори ворожних маршрутів не закриті. Ці вимоги зумовлені у першу чергу безпекою руху, вони є загальними. Крім них існують і більш конкретні:

виключення переводу стрілок під составом;

неможливість відкриття світлофора , якщо стрілки у маршруті не встановлені у відповідне положення світлофори ворожих маршрутив не закриті.

Таким чином, основним поняттям в системах ЕЦ являється маршрут, його встановлення, замкнення і розмикання.

Станції відповідно до вимог правил технічної експлуатації (ПТЕ) повинні забезпечувати: прийом, схрещування, обгін і відправлення поїздів, а також здійснювати маневрову роботу та технічні операції з поїздами. Виконання цих функцій покладається на технічні засоби централізації стрілок і сигналів. Назва підкреслює їх основну ціль – забезпечення взаємної залежності між положенням стрілок у маршруті та показанням світлофорів при управлінні ними з одного пункту.

Централізоване управління стрілками та сигналами здійснюється, як правило, однією особою – черговим по станції (ДСП) з поста централізації. За рахунок цього забезпечується необхідний рівень безпеки руху і максимальна пропускна спроможність станції.

Виходячи з призначення пристроїв централізації і блокування на станції, згідно з ПТЕ, вони повинні відповідати нижче наведеним вимогам:

вхідний світлофор не повинен відкриватися у маршруті на зайняту колію;

вихідний світлофор не повинен відкриватися, якщо стрілки у маршруті не встановлені у відповідне положення, а світлофори ворожних маршрутів не закриті. Ці вимоги зумовлені у першу чергу безпекою руху, вони є загальними. Крім них існують і більш конкретні:

виключення переводу стрілок під рухомим складом;

неможливість відкриття світлофора, якщо стрілки у маршруті не встановлені у відповідне положення і світлофори ворожих маршрутів не закриті.

Таким чином, основним поняттям в системах ЕЦ являється маршрут, його встановлення, замкнення і розмикання.

Маршрутом називається частина колійного розвитку станції, яка підготовлена для руху поїздів від початку цього колійного розвитку до його кінця.

Відповідно до роботи станції розрізняють станційні маршрути прийому, передачі, відправлення і маневрові маршрути.

Маршрути прийому забезпечують переміщення поїздів з перегонів на станційні дороги. Початком маршруту прийому є вхідний світлофор, розташований на кордоні станції, а кінцем – світлофор, встановлений в кінці дороги.

Маршрути передачі дозволяють поїзду пересуватися з однієї станційної дороги на послідовно розташовану з ним інша станційна дорога. Початком маршруту передачі є маршрутний світлофор, що вирішує рух із станційної дороги, а кінцем – вихідний світлофор.

Маршрути відправлення дозволяють поїздам проїхати з доріг станції на прилеглі перегони.

По маневровим маршрутам пересуваються рухливі одиниці, які не підготовлені для виходу на перегони. Початком маневрового маршруту може бути маневровий світлофор або місце здобуття дозволу на пересування, яке передано по радіо або з допомогою ручних сигналів, а кінець – перший попутний маневровий світлофор, станційна колія, вантажний двір або кордон станції.

За способом взаємозалежності всі маршрути на станції ділять на встановлені, неворожі або сумісні і ворожі – несумісні.

Встановленим рахують маршрут, для якого в даний момент по відкритому світлофору передбачений рух по дорогах і стрілках станції.

Неворожими вважають: зустрічні маршрути прийому на різні дороги станції при сприятливих підходах до неї; маршрути відправлення поїздів з однієї і тієї ж дороги або з різних доріг в протилежні сторони; попутні маршрути прийому і відправлення для різних доріг або для однієї і тієї ж дороги при беззупинному пропуску поїздів.

Ворожими, або несумісними, називають такі станційні маршрути, які при одночасному дотриманні поїздів могли б виявитися небезпечними один для іншого. До них відносяться: маршрути, до складу яких входять загальні станційні дороги, ділянки доріг із стрілками або без стрілок; маршрути прийому з протилежної горловини станції на одну і ту ж колію (зустрічні або лобові маршрути); маршрути, до складу яких входять одні і ті ж стрілки в різних положеннях.

Процес підготовки колійного розвитку станції для дотримання поїзда або маневрової роботи називають завданням або установкою маршруту. Задати маршрут – це, означає переведення стрілок в необхідне положення й їх замикання, що може бути виконано при умовах виконання вимог безпеки руху по всіх елементах маршруту. Тобто до відкриття світлофора необхідно виконати замикання маршруту, щоб виключити завдання маршрутів, ворожих заданому, а вже далі включити на світлофорі вирішуюче показання. Такий алгоритм функціонування системи ЕЦ гарантує безпека руху поїздів: спочатку замикаються стрілки і виключаються ворожі маршрути, а потім відкривається світлофор. Процес, зворотний замиканню маршруту, називається розмиканням маршруту.

Розрізняють два види замикання маршрутів: попереднє і повне. У загальному випадку попереднє замикання настає при відкритті світлофора, якщо на ізольованій ділянці перед світлофором (на ділянці наближення) немає рухливого складу. При вступі поїзда на ділянку наближення настає повне (остаточне) замикання маршруту. Вигляд замикання визначає витримку часу при відміні маршруту. Заздалегідь замкнутий маршрут розмикається з невеликою витримкою часу (менше 6 с – максимально можливого часу втрати шунта на ділянці наближення). Відміна остаточно замкнутого поїздового маршруту виконується з витримкою часу 3 хв. 15 с, а остаточно замкнутого маневрового маршруту – з витримкою часу 75 с. Ця витримка враховує необхідність зупинки поїзда, рухомого з максимальною швидкістю, на замкнутих стрілках.

При русі поїзда по трасі маршруту системи ЕЦ забезпечують автоматичне розмикання маршруту, яке буває двох видів – маршрутне і секційне. При маршрутному розмиканні звільнення від замикання стрілок і ворожих маршрутів відбувається при використанні всього маршруту, тобто при занятті і звільненні всіх стрілочних і безстрілочних ділянок, що входять в маршрут. Секційне розмикання передбачає поступове у міру звільнення секцій рухливим складом, зняття замикання стрілок і ворожих секцій.

Якщо після проходу поїзда виникла несправність рейкового ланцюга або втрата контролю положення стрілок, то для розмикання маршруту в цих випадках використовується режим штучного розмикання, який виконується з витримкою часу 3 хв. 15 з після натиснення спеціальних кнопок.

21.2. Електрична централізація стрілок і сигналів

21.2.1. Загальні відомості

Електрична централізація (ЕЦ) представляє собою систему управління стрілками та сигналами за допомогою електричної енергії. При ЕЦ кожна стрілка, що включається в централізацію, обладнується електроприводом, котрий здійснює її перевід, замикання і контроль положення при дотриманні безпеки руху. Як сигнальні пристрої використовують поїздні та маневрові світлофори.

Електрична централізація з пультами управління і релейною апаратурою отримала назву релейної централізації стрілок і сигналів. Використання релейної централізації дозволяє: скоротити час на приготування маршруту в порівнянні з ручним управлінням стрілками до 1 хв., а при маршрутному управлінні – до 5 – 7 с; збільшити пропускну спроможність станції за рахунок прискорення установки маршрутів на 50 – 70%; здійснювати управління всіма стрілками і сигналами з одного поста централізації; понизити експлуатаційні витрати за рахунок зменшення штату служби руху (на кожних 100 централізованих стрілок скорочується 30 – 50 чол.); підвищити продуктивність і культуру праці.

Під час своєї еволюції релейні системи централізації постійно змінювались, доки не набули сучасного вигляду. Централізації різних розробок радикально відрізняються за функціями, схемним рішенням і елементною базою. На рис. 21.1. наведена найбільш загальна структура системи електричної централізації, до якої входять пристрої управління, схеми набору, встановлення маршрутів і схеми напільного обладнання. Реальні системи можуть мати різні відмінності від зображеної схеми, але всі перелічені функціональні вузли обов’язково будуть присутні.

Напільне обладнання

Рис. 21.2.1. Функціональна структура ЕЦ

Схеми набору маршрутів формують дві основні команди: це команда на перевід стрілок у відповідне положення і відкриття світлофора. Треба підкреслити, що набірна група сама не включає ні стрілкі, ані схеми управління пристроями.

Пристрої управління і контролю фіксують команди персоналу і відображують інформацію про стан об’єктів управління системою на світовому табло або дисплеї. Всі пристрої мають електричний зв’язок із всіма функціональними вузлами централізації. За рахунок цього можливо управляти системою при ушкодженнях окремих функціональних вузлів, наприклад, схем набору маршрутів, а також візуально контролювати її стан у реальному масштабі часу. Конструктивно апаратура управління являє собою пульт-маніпулятор з кнопками для управління електричною централізацією і виносне табло, на якому відображається інформація про стан напільного обладнання. На малих і проміжних станціях застосовується пульт-табло, яке сполучає маніпулятор і табло в одному конструктиві сигналами. Це роблять спеціальні релейні схеми, які забезпечують необхідні умови функціонування. Схеми реле набору маршруту тільки надають живлення у відповідні частини кіл встановлення маршрутів і управління стрілками. Спочатку формується команда до переводу стрілок, а потім на замикання маршруту і відкриття світлофора. Формування іншої команди можливо при умові виконання першої: світлофор не може бути відкритий, поки стрілки не будуть у потрібному стані.

Схеми встановлення маршрутів сумісно з схемами ввімкнення напільного обладнання мають назву «виконавча група ЕЦ». Вони забезпечують перевід стрілок, замикання і розмикання дільниць у маршруті, відкриття світлофорів тощо.

До схем напільного обладнання належать:

- схеми стрілочних приводів;

- схеми управління вогнями світлофорів;

- схеми рейкових кіл.

Стрілки і сигнали – це виконавчі пристрої ЕЦ, а напільні пристрої виконують функції датчиків. Крім них окремі реле схеми управління стрілками і світлофорами також виконують функції датчиків, контролюючи горіння вогнів світлофора та фактичне положення стрілки.

Поряд з основною функцією – управління і контролю напільного обладнання, у цих схемах також перевіряються основні, найголовніші умови безпеки руху при встановленні маршрутів.

Слід зазначити, що системи управління стрілками функціонують як від сигналів ЕЦ, так і через елементи пульту під час ручного способу управління. Це забезпечує живучість системи при ушкодженнях набірної групи або схем встановлення маршрутів. У цьому випадку втрачається тільки частина функцій і схема продовжує працювати.

21.2.2. Класифікація систем електричної централізації

Системи ЕЦ класифікуються за рядом ознак, серед яких найбільш важливими є спосіб живлення, місце здійснення залежностей між стрілка­ми та сигналами, спосіб управління, конструкція та елементна база.

За способом подачі живлення електричні централізації підрозд­іляються на системи з місцевим і центральним живленням.

При місцевому живленні напільне обладнання (стрілки, світлофо­ри. рейкові кола) і схеми, які здійснюють безпосереднє управління ними, живляться від акумуляторних батарей. Ці батареї встановлюються у горловині станції. У стрілочних приводах використовуються низьковольтні електродвигуни напругою 30 В.

Така система живлення можлива у відсутністю надійногоелек­тропостачання центрального поста.Акумуляторні батареї повинні наддати надійне електроживлення напільного обладнання.

Переваги місцевого живлення:

•не потрібно будувати пост централізації, апаратура розміщується у приміщенні чергового по станції;

• відносно проста кабельна мережа,особливо, що стосується магістралі;

• потенційно більш широкі функціональні можливості у схем управління напільним обладнанням.

Недоліки місцевого живлення:

• значні витрати на встановлення і технічне обслуговування акумуляторів і реле, що знаходяться на полі;

• зниження надійності дії за рахунок кліматичного впливу на реле;

• звуження функціональних можливостей систем централізації: маневрові пересування, як правило, не маршрутизовані і виконуються за командами виконувачих маневрів. Подолання цих недоліків можливо тільки при використанні достатньо надійної безконтактної елементної бази.

При центральному способі живлення всі пристрої енергопоста­чання знаходяться на посту ЕЦ. Таке можливо за умови надійності джерел живлення, таким способом здійснюється живлення всіх діючих систем ЕЦ. Для переводу стрілок використовуються електродвигуни з напругою 160 В постійного і 190 В змінною струму. Релейна апаратура і акумулятори на полі не встановлюються. Надійність енергопостачання забезпечується дво­ма незалежними фідерами та акумуляторною батареєю на посту централ­ізації.

Переваги центрального живлення:

• підвищується надійність робіт релейних схем;

• спрощуєтьсятехнічне обслуговування;

• зменшуються витрати часу на пошук і ліквідацію ушкоджень.

Недоліки центральною живлення:

• дуже ускладнюються кабельні мережі;

• ускладнюється управління об'єктами на значній відстані від поста ЕЦ;

• збільшуються капітальні витрати на будівництво ЕЦ, за рахунок поста централізації.